Diseño de un mecanismo con control computarizado para la antorcha 5pii de oerlikon metco para la universidad Francisco de Paula Santander
Se introduce una solución innovadora para abordar los desafíos relacionados con el recubrimiento utilizando una antorcha manual. Se trata de un dispositivo automatizado que ofrece un control preciso sobre la posición, el número de pasadas y la velocidad de recubrimiento. Esto se logra a través de la...
- Autores:
-
Caballero Botello, Marlon Yussef
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
- Repositorio:
- Repositorio Digital UFPS
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- Acceso en línea:
- https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/7125
- Palabra clave:
- Mecanismo de distribución I
Innovación educativa
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- openAccess
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- Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2023
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Se introduce una solución innovadora para abordar los desafíos relacionados con el recubrimiento utilizando una antorcha manual. Se trata de un dispositivo automatizado que ofrece un control preciso sobre la posición, el número de pasadas y la velocidad de recubrimiento. Esto se logra a través de la coordinación de dos motores conectados a un controlador DRV8825, bajo la dirección de un microcontrolador Arduino que alberga el código de control del driver. Además, este sistema facilita la comunicación mediante un puerto serial, permitiendo una interacción efectiva con una interfaz de usuario. |
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Pedroza Rojas, Jesus Bethsaidb62854d493ee4a59bd1181066abc7d86600Caballero Botello, Marlon Yussefbbd350f9bb89098664620d5839cf3f61Universidad Francisco de Paula SantanderPeñaranda Carrillo, MeimerGarcía Páez, Ismael Humberto2024-05-03T14:00:43Z2024-05-03T14:00:43Z2023https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/7125Se introduce una solución innovadora para abordar los desafíos relacionados con el recubrimiento utilizando una antorcha manual. Se trata de un dispositivo automatizado que ofrece un control preciso sobre la posición, el número de pasadas y la velocidad de recubrimiento. Esto se logra a través de la coordinación de dos motores conectados a un controlador DRV8825, bajo la dirección de un microcontrolador Arduino que alberga el código de control del driver. Además, este sistema facilita la comunicación mediante un puerto serial, permitiendo una interacción efectiva con una interfaz de usuario.Introducción .................................................................................................................................... 1 1. Descripción del problema ....................................................................................................... 2 1.1. Titulo ................................................................................................................................ 2 1.2. Planteamiento Del Problema ............................................................................................ 2 1.3. Formulación De La Pregunta ........................................................................................... 3 1.4. Objetivos .......................................................................................................................... 3 1.4.1. Objetivo General ....................................................................................................... 3 1.4.2. Objetivos Específicos................................................................................................ 3 1.5. Justificación ...................................................................................................................... 3 1.6. Alcances y Limitaciones .................................................................................................. 4 1.6.1. Alcances .................................................................................................................... 4 1.6.2. Limitaciones .............................................................................................................. 5 1.6.3. Delimitaciones .......................................................................................................... 5 2. Marco De Referencia .............................................................................................................. 5 2.1. Antecedentes .................................................................................................................... 5 2.2. Bibliográficos ................................................................................................................... 6 2.3. Marco Teórico .................................................................................................................. 8 2.3.1. Materiales .................................................................................................................. 9 2.3.2. Análisis de cargas y esfuerzos ................................................................................ 12 2.3.3. Análisis De Rigidez y Deflexión ............................................................................ 13 2.3.4. Fallas Resultantes De Carga Estática y Variable .................................................... 15 2.3.5. Ejes y Flechas ......................................................................................................... 15 2.3.6. Uniones No Permanentes ........................................................................................ 16 2.3.7. Soportes................................................................................................................... 17 2.3.8. Guías. ...................................................................................................................... 17 2.3.9. Engranes .................................................................................................................. 19 2.3.10. Desplazamiento Lineal Por Tornillo De Bolas. ................................................... 20 2.3.11. Automatización ................................................................................................... 22 2.3.12. Driver A4988 y DRV8825. .................................................................................. 22 2.3.13. Arduino................................................................................................................ 23 2.3.14. Motor. .................................................................................................................. 23 2.4. Marco Conceptual .......................................................................................................... 24 2.5. Marco Contextual ........................................................................................................... 27 2.6. Marco Legal ................................................................................................................... 28 3. Marco Metodológico ............................................................................................................. 30 3.1. Tipo De Investigación .................................................................................................... 30 3.2. Técnicas Y Procedimientos Para La Recolección De Información ................................ 30 3.3. Diseño Metodológico ..................................................................................................... 30 3.3.1. Identificación De La Situación Problema ............................................................... 30 3.3.2. Selección De Materiales, Lenguaje De Programación y Software De Modelamiento Del Diseño ............................................................................................................................ 31 3.3.3. Elaboración De Costos De Los Elementos Del Mecanismo ................................... 32 4. Resultados ............................................................................................................................. 32 4.1. Parámetros De Diseño Para La Automatización Del Mecanismo De La Antorcha 5p-II 32 4.1.1. Condiciones De Funcionamiento Del Equipo ......................................................... 33 4.1.2. Dimensiones De La Antorcha. ................................................................................ 34 4.1.3. Desplazamiento De La Antorcha. ........................................................................... 34 4.2. Selección Del Husillo De Bolas Para El Desplazamiento Vertical ................................ 36 4.2.1. Carga Aplicada (W). ............................................................................................... 36 4.2.2. Características Del Husillo. .................................................................................... 37 4.2.3. Par Necesario Para Subir y Bajar La Carga. ........................................................... 39 4.2.4. Resistencia por fricción: ......................................................................................... 39 4.2.5. Eficiencia Del Husillo. ............................................................................................ 40 4.2.6. Par Necesario Para El Arranque. ............................................................................. 41 4.2.7. Velocidad Máxima De Rotación. ............................................................................ 41 4.2.8. Velocidad Y Aceleración De Avance De La Tuerca. ............................................... 41 4.2.9. Tiempo de aceleración ............................................................................................ 41 4.2.10. Aceleración lineal ................................................................................................ 41 4.2.11. Aceleración Angular Del Husillo. ....................................................................... 42 4.2.12. Velocidad Crítica Del Eje Del Husillo (Sin Valor De Seguridad) Por Catálogo De La SKF. 42 4.2.13. Longitud De Rosca .............................................................................................. 42 4.2.14. Par Necesario Para La Aceleración. .................................................................... 43 4.2.15. Carga De Pandeo. ................................................................................................ 44 4.2.16. Carga Axial Admisible Sobre El Husillo ............................................................. 44 4.2.17. Carga Axial Aplicada Sobre El Husillo. .............................................................. 45 4.2.18. Vida Nominal ...................................................................................................... 45 4.3. Motor de impulso Para El Husillo Vertical .................................................................... 45 4.4. Selección de la guía lineal En Posición Vertical ............................................................ 49 4.4.1. Carga Equivalente. .................................................................................................. 51 4.4.2. Momento Generado Por La Carga Aplicada. .......................................................... 52 4.4.3. Características De La Guía. .................................................................................... 52 4.4.4. Vida Útil Del Sistema LM Con Bolas En Km. ....................................................... 53 4.4.5. Longitud Del Rail. .................................................................................................. 53 4.5. Selección Del Acople ..................................................................................................... 56 4.5.1. Par A Transmitir. ..................................................................................................... 56 4.5.2. Potencia Del Motor. ................................................................................................ 56 4.5.3. Tamaño Del Acoplamiento. .................................................................................... 57 4.5.4. Características Del Acople. ..................................................................................... 57 4.5.5. Propiedades Del Acople .......................................................................................... 58 4.6. Selección Del Rodamiento Para El Husillo Vertical ...................................................... 59 4.6.1. Dimensiones Principales. ........................................................................................ 59 4.6.2. Carga Aplicada. ....................................................................................................... 59 4.6.3. Tamaño Del Rodamiento Con Base A La Vida Nominal. ....................................... 59 4.6.4. Capacidad De Carga Dinámica Que Debe Tener El Rodamiento. .......................... 60 4.6.5. Vida Nominal Básica (90%). .................................................................................. 60 4.6.6. Velocidad Límite Del Rodamiento.......................................................................... 60 4.6.7. Ajuste de interferencia localizada. .......................................................................... 60 4.6.8. Características Del Rodamiento. ............................................................................. 61 4.7. Diseño soporte del rodamiento Para el Husillo Vertical ................................................ 61 4.7.1. Dirección De La Carga Axial. ................................................................................. 61 4.7.2. Dimensión Del Soporte Del Rodamiento. .............................................................. 62 4.7.3. Ajuste de interferencia localizada. .......................................................................... 65 4.8. Tornillos De Fijación A La Bancada Del Soporte De Fijación Del Rodamiento. .......... 65 4.8.1. Diámetro del tornillo ............................................................................................... 66 4.8.2. Concentración de esfuerzos. ................................................................................... 66 4.8.3. Características del tornillo ...................................................................................... 71 4.9. Arandela de fijación del rodamiento .............................................................................. 73 4.9.1. Esfuerzo de aplastamiento sobre el anillo de la placa B ......................................... 74 4.9.2. Esfuerzo de corte sobre la placa. ............................................................................. 74 4.9.3. Punto de equilibrio de la carga sobre la placa B ..................................................... 75 4.10. Diseño de los tornillos para la fijación de la placa “A” en “B” .................................. 76 4.10.1. Rigidez del perno ................................................................................................ 76 4.10.2. Rigidez de los elementos ..................................................................................... 76 4.10.3. Par de torción necesario para la precarga ............................................................ 77 4.10.4. Precarga máxima ................................................................................................. 78 4.11. Soporte del motor ....................................................................................................... 80 4.12. Brida de la tuerca vertical. .......................................................................................... 81 4.12.1. Diámetro máximo de los agujeros de sujeción.................................................... 82 4.12.2. Carga aplicada ..................................................................................................... 82 4.13. Diseño De La Bancada Vertical. ................................................................................. 83 4.13.1. Carga de cedencia del material ............................................................................ 83 4.13.2. Desplazamiento debido a la compresión excéntrica ........................................... 86 4.13.3. Deflexión en la base ............................................................................................ 87 4.14. Sistema de fijación entre la placa vertical y la placa horizontal ................................. 90 4.15. Desplazamiento Horizontal ........................................................................................ 91 4.15.1. Selección Del Husillo. ......................................................................................... 91 4.15.2. Selección Guía Lineal. ........................................................................................ 93 4.15.3. Apoyos Del Husillo. ............................................................................................ 96 4.16. Diseño del sistema de comunicación y la interfaz HMI que permita la interacción humano - máquina..................................................................................................................... 96 4.16.1. Código De Control De Los Dos Motores Paso A Paso (Pap).............................. 97 4.16.2. Conexiones de los motores, controlador y Arduino. ........................................... 98 4.16.3. Código de la interfaz con Python ...................................................................... 104 4.17. Planos de construcción, montaje y costos del mecanismo automatizado para la antorcha 5p-II. ..........................................................................................................................110 4.17.1. Planos de construcción .......................................................................................110 4.17.2. Montaje del mecanismo .....................................................................................110 4.17.3. Costo del mecanismo ......................................................................................... 111 5. Conclusiones ........................................................................................................................112 6. Recomendaciones ................................................................................................................113 7. Referencias ...........................................................................................................................114 8. Anexo 1 9. Anexo 2PregradoIngeniero(a) Mecánico(a)117 páginas. ilustración, (Trabajo completo) 2.532 KBapplication/pdfspaUniversidad Francisco de Paula SantanderFacultad de IngenieríaSan José de CúcutaIngeniería MecánicaDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2023info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/cgi-bin/koha/opac-retrieve-file.pl?id=205eeb4cad73e476ef9f9124dfd41eb5Diseño de un mecanismo con control computarizado para la antorcha 5pii de oerlikon metco para la universidad Francisco de Paula SantanderTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Mecanismo de distribución IInnovación educativaAutomatizaciónMecanismoReproducibleSustratoAntorchaAshely, E. 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Recubrimiento de circona y alúmina por proyección termica con llama: parametros para obtener recubrimientos de alto punto de fusión. UPTC, 162. librosaccesoabierto.uptc.edu.co/index.php/editorialuptc/catalogo/view/14/18/2749GAES. (2020). guias lineales. http://www.mecapedia.uji.es/catalogos/guia_lineal/hiwin.1.pdfGarcia, V. (2020). Electronica Practica aplicada. Obtenido de Descripcion del Driver A4988: https://www.diarioelectronicohoy.com/blog/descripcion-del-driver-a4988Hamrock, B., Jacobson, B., & Schmid, S. (2000). Elementos de maquinas (primera edicion). Mexico: McGraw-Hill.https://pt.slideshare.net/francisberbesi/hamrock-elementos-de-maquinasHernandez, I., & Camporedondo. (2018). Procesos de recubrimientos por inyección térmica. CienciAcierta. (51), 1-6. cienciacierta.uadec.mx/articulos/cc51/inyecciontermica.pdfID Electrónica. (2021). 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